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屋面板配筋:木屋面护套凝结相关失效

发布日期:2018-12-01|变形缝生产厂家小编
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  如果不及时处理,屋面板配筋内表面的凝结会导致腐蚀和木材腐烂。修复和修复腐朽的结构元素是非常重要的。同样重要的是确定问题的根源,这样就不会再发生。凝结是在寒冷的表面收集水汽-在这种情况下,木屋顶护套在建筑物的内部。本文以低斜率木框架屋面体系的倾斜式混凝土仓库为例,在木结构屋面下面设置保温和蒸汽屏障。作者发现,这种结构类型容易出现凝结问题,这可能与内部温度或湿度的微小变化有关。

  个案研究

  在内华达州雷诺附近,2007年建造了一个500,000平方英尺的单层仓库。到2012年,木结构板导向股线板(OSB)屋顶护套的很大一部分由于在其底部收集水分而被发现严重腐烂。2013年,Wiss,Janney,Elstner Associates,Inc.(WJE)由一名代表业主的律师聘请,以评估和监测OSB屋顶护套底部的水分状况,并设计结构维修。

  

屋面板配筋

 

  图1.典型的木屋顶总成。

  主题建筑有8英寸厚的倾斜混凝土墙,屋顶甲板约32至38英尺以上的混凝土板-地面。屋面结构为木板结构,采用钢桁架和钢柱。总屋顶总成自上而下包括以下各部分:

  单层热塑性屋面膜,通过螺钉连接在木护套上

  分离片

  15/32英寸厚OSB

  中心2英尺处有2×6块木料,跨度8英尺。

  钢桁架位于中心8英尺处,跨度50英尺。

  屋顶采用R19玻璃纤维棒材绝缘,屋面板配筋放置在OSB下面和2×6防喷器之间,用白色乙烯基蒸汽缓凝剂钉在绝缘层下面的防喷器上(图1和图2)。蒸汽缓凝剂不是连续的,也不是密封在渗透周围的。作者们研究了华盛顿、俄勒冈州和加利福尼亚类似的仓库建筑,这些建筑由于气候比较温和,只有极少量的供暖系统。然而,雷诺在冬天会变得寒冷,室内舒适需要更多的暖气。这座建筑是用八个直接燃烧的天然气加热装置加热的.加热器的所有燃烧副产品,包括水蒸气,在使用时都会被吹进内部仓库空间。

  

Figure 2

 

  图2.钢桁架腹杆平面上典型的汽障不连续现象。

  2012年,在一次房客改造中,发现了潮湿和腐烂的OSB屋顶护套。其他人随后进行的一项调查发现,OSB大片地区的水分含量很高,而且特定地点的木材腐烂程度很高,造成了局部结构能力的丧失(图3)。

  

Figure 3

 

  图3.TPO屋顶被切开了。腐烂的OSB屋顶护套无法抵抗渗透。雷·韦瑟霍特的礼遇。

  屋顶甲板的水分监测

  为了评价室内湿度,WJE从OmniSense,屋面板配筋LLC获得了监测设备,其中包括两个G3无线网关和11个S 900无线温度、相对湿度和湿度传感器(T+RH传感器)。大楼内安装了10个T+RH传感器,分布在各处。在两个位置,T+RH传感器放置在板坯上方10英尺处,刚好在蒸汽缓凝剂下面和OSB底部。在其他地点,传感器只放置在OSB的底部表面。一个传感器放置在外面,以收集外部温度和湿度读数。这些网关无线收集传感器的数据,这些传感器通过内置的蜂窝调制解调器上传到云端。实时或存档的数据可以从任何互联网连接访问.为这个项目收集了三年的数据.

  

Figure 4

 

  图4.在OSB屋顶甲板底部的水分含量和露点差异情况的大约3年总结。

  图4中的图表概述了三年来的总体趋势。图4中的数据显示了位于OSB底部的六个传感器的平均值。在特定地点,护套的水分含量达35%以上,持续时间比平均时间长。图4还显示了一条被定义为“露点差”的线,即OSB屋顶甲板底部的空气温度减去同一位置空气的露点温度。这,这个,那,那个露点空气中的水分凝结成液态水的理论温度。露点差接近零时发生凝结。结果表明,OSB中水分含量较高的发生率与低露点差有关。木材制品中腐朽真菌的生长可以通过保持20%或更少的水分来防止。监测数据显示,冬季的几个月,OSB的水分含量超过20%。

  低坡屋顶的凝结问题

  在这座建筑中,不连续的蒸汽屏障允许相对温暖、潮湿的空气接触到冷的OSB表面,从而导致凝结。从理论上讲,一个低透气性的蒸汽屏障在所有的渗透中都是密封的,可以起到空气屏障的作用,防止空气移动到木材甲板的底部。然而,在实际应用中,由于有数千个角钢桁架腹板相交的蒸汽屏障,存在着大量的不连续和渗透现象,无法形成有效的密封。直接加热装置向空气中添加水分,提高了空气的露点温度,增加了冷凝条件的严重程度和持续时间,使冷凝状况恶化。一旦OSB湿了,与OSB相邻的玻璃棒,以及蒸汽屏障,就起到了捕捉水分和抑制干燥的作用。

  这个问题并不是这座大楼独有的问题。作者已经看到类似的问题,在其他木板屋顶与玻璃纤维棒材绝缘在屋顶甲板下。APA和AITC都有出版物,讨论如何最大限度地减少木屋面系统中的水分夹杂。

  结构修复

  进行了一次修复,以恢复由于木材屋顶护套腐烂而丧失的竖向和横向承载能力。在现有的OSB上放置了新的胶合板。保留现有的OSB并允许其干燥。然后在胶合板上铺上一个新的屋顶膜。这是业主首选的建筑方法,以尽量减少对以下租户空间的干扰。对现有结构元素的评估发现,它们有足够的储备能力来容纳增加的15/32英寸厚的胶合板屋顶护套及其紧固件的重量。8×2.5英寸长的螺丝(WSNTL从辛普森强力领带)连接到现有框架上的新胶合板,并被设计来保持隔膜的容量。在这种修复方法中,胶合板覆盖只处理了症状,因此也作出了改变,以解决凝结的原因。

  解

  减少凝结的方法有:1)减少与木甲板直接相邻的室内空气中的水分;2)提高木甲板的温度;可以通过密封或重新安装蒸汽缓速器(这是不切实际的)或通过改变加热和通风系统来降低甲板空气中的水分。提高OSB护套的温度需要在其上方安装刚性绝缘。作者建议在木屋盖顶部安装硬质泡沫绝缘材料,但由于成本原因被排除在外。

  本文介绍了MEP工程的机械工程师马克·斯科特(MarkScott)对建筑采暖通风系统进行评价和改进的建议。2015年夏天,直接加热装置被拆除,取而代之的是间接加热装置。新的加热装置使用热交换器,将天然气燃烧副产品(包括水蒸气)排放到建筑物外部,以保持烘干机内部环境。如图4所示,这一变化大大减少了冬季木材屋顶甲板的凝结和水分积累。

  结论

  低坡度仓库屋面的冷凝问题可能是严重的,可能会给结构带来重大的问题。在这个案例研究的大楼里,在大面积的木屋顶上发现了严重的腐烂,甚至在这座建筑已经有五年的历史了。结构损伤用胶合板覆盖修复,并通过对内部湿度问题的彻底研究,提出了减少未来凝结可能性的建议。最后,屋面板配筋通过拆除直燃加热器和安装新的使用换热器的间接燃烧加热器,解决了建筑供暖系统的冷凝问题。这一变化被发现可以大大降低木材屋顶甲板的水分含量。

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